• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.899-903
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• 2007

본 연구에서는 제방붕괴에 의한 제내지 홍수파 거동 해석의 일환으로 제방붕괴시 제방의 붕괴깊이에 따른 제내지에서의 홍수파의 거동 양상을 수리실험을 통하여 고찰하였다. 다양한 제방붕괴폭과 초기하도수위 및 제방붕괴고 조건에 대해 범람홍수파의 전파속도와 제내지에서의 최대수심의 변화를 실험을 통하여 관찰하였다. 범람홍수파 선단(wave-front)의 이동속도는 동일한 하도수위조건에서는 붕괴고가 높을수록 감소하는 것으로 나타나 제방붕괴시 월류수심 $H_w$가 범람홍수파 전파속도에 영향을 준다는 것을 알 수 있었다. 모든 실험조건에서 최대수심은 일정한 경향을 띠고 있음을 알 수 있었다. 제방인근 지점에서 최대수심이 가장 크게 나타났고, 붕괴부로부터 일정 지점이 지나면 수위가 급격히 감소하여 거리에 관계없이 일정한 최대수심을 유지하는 것을 알 수 있었다. 동일 수위조건이라면 제방붕괴고가 낮을수록 제내지로 유입되는 유량이 증가하여 초기에 제방붕괴부 주위에서 수심이 높아지는 것으로 분석할 수 있다. 실험결과를 이용하여 범람홍수파의 전파속도와 최대수심을 산정하는 식을 무차원변수를 이용하여 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1560-1564
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• 2009

우리나라 농업용수의 주수원공인 저수지는 2004년 말 현재 총 17,732개소에 달하지만 1972년 이후 설치된 저수지는 11%인 2,051개소 정도로서 나머지 89%의 저수지는 노후화 되거나 기능이 저하되어 현재의 설계기준을 충족시키기 못하고 있다. 또한 총 3,328개소의 저수지 중에서 홍수조절용 게이트가 설치된 저수지는 28개소에 불과하여 거의 모든 농업용 저수지는 자연유하식 물넘이를 통하여 홍수량을 배제할 수밖에 없으므로 최근 발생하고 있는 집중호우나 폭우를 감당하기에는 구조적으로 취약한 실정이다. 또한 우리나라 저수지 유역의 특성상 많은 토사가 퇴적되어 저류량이 감소하고 있으며 새로운 수원공의 설치는 어려운 실정이므로 한발과 홍수에 대처하기 위한 유지보수 방안들이 연구 중이다. 본 연구에서는 농업용 저수지의 자연유하식 물넘이에 가동보를 설치하므로 자연재해를 최소화 할 수 있는 방안을 구조적 경제적 측면에서 연구하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권3호
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• pp.251-264
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• 2008

본 연구에서는 비동질성 Markov 모형을 이용한 시간강수량의 모의발생을 수행하였다. 즉, 대상유역을 선정하고 시간강수량을 모의하여, 모의된 시간강수량을 이용한 확률강수량 및 확률홍수량을 산정하여 관측자료와 비교함으로써 비동질성 Markov 모형의 적용성을 평가하였다. 모의발생된 강수자료와 관측강수자료의 통계적 특성은 매우 유사한 것으로 나타났으며, 특히 모의년수가 증가할수록 극치값이 증가하는 경향을 나타냈다. 또한, 모의자료를 이용해 산정한 확률홍수량은 관측강수량을 이용해 산정한 결과보다 큰 재현기간에서 관측유입량 자료를 빈도해석하여 산정한 확률홍수량과 더 근사한 결과를 보였다. 따라서, 비동질성 Markov 모형을 이용하여 보다 신뢰성 있는 수공구조물의 설계수문량 산정 등에 많이 활용될 수 있을 것으로 판단되며 수자원 개발시 불확실성 분석을 위한 입력 자료인 강수자료로도 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.481-481
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• 2016

하천퇴적물은 물의 순환과정에서 유역으로부터 유입되는 물질에 따라 조성이 변하게 된다. 특히 입자가 작은 토양과 유기성 물질들은 물순환과정에 이동성이 크게 나타나며, 인간에 의해 개발된 지역은 자연상태에 비해 이동하는 물질이 많이 나타나곤 한다. 본 연구에서는 하천에 건설된 보에 대한 퇴적물 조사를 실시함으로서 향후 수질관리에 필요한 기초 자료를 수집하고자 하였다. 본고에서는 금강과 낙동강에 건설된 보의 주요지점에 대한 퇴적물 조사를 실시하고 수질영향을 평가하였다. 조사는 홍수기전과 홍수기후로 구분하여 2회에 걸쳐 실시하였으며 물리적 성상과 화학적 항목에 대한 분석을 실시하였다. 입도분석 결과 금강 주요 10개 지점의 퇴적물 조성은 Sand, Silt와 Clay 성분이 혼합되어 있는 것으로 분석되었으며, 삼각좌표 분류법에 의한 토성은 대부분의 지점이 실트질양토(SiL)로 평가되었다. 완전연소가능량은 0.35~1.37로 전 지점에서 하천 호소 퇴적물 오염평가 기준의 유기물 함량기준 13%보다 높지 않은 것으로 나타났으며 홍수기 전 후에도 거의 유사하였다. 금강에서는 중금속뿐만 아니라 유기물 및 영양염류도 기준보다 낮게 나타났으며, 모든 항목에서 환경부예규인 하천 호소퇴적물 오염평가 기준보다 낮게 평가되었다. 하상 퇴적물이 수질에 미치는 영향을 평가하는 용출실험에서도 유기물 및 중금속 모두 수질에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 평가되었다. 낙동강 주요 26지점의 입도분석 결과 퇴적물 조성은 대부분 Sand로 구성되어 삼각좌표 분류법에 의한 토성은 사토(S)로 평가되었다. 홍수기 전 후에 조사한 결과 완전연소가능량은 0.27~2.85으로 전 지점에서 하천 호소 퇴적물 오염평가 기준의 유기물 함량 기준보다 낮았으며 홍수기 전 후에도 거의 유사하였다. 화학적 성상 분석 결과 모든 항목에서 환경부예규인 하천 호소퇴적물 오염평가 기준보다 낮게 평가되었으며, 용출실험에서도 유기물 및 중금속 모두 수질에 영향을 거의 미치지 않는 것으로 평가되었다. 이번 조사는 4대강 건설 후 하상이 안정화 되지 않은 상태로 인해 지점간 특별한 경향성은 확인할 수 없었으며 보다 정확한 결과 도출을 위해서는 장기적인 조사를 통해 평가해야 할 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.507-507
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• 2016

하천의 수온은 하천의 생태적 환경적인 시스템의 거동을 결정짓는 가장 중요한 요소이며, 특히 수생생물이나 하천 수질에 대해서는 중요한 제약요건으로 작용하게 된다. 특히, 냉수성 생물의 경우에는 수온의 변동이 치명적일 수 있으며 각종 수문환경 측면에서 악영향을 미치게 된다. 이러한 수온의 예측 및 모델링을 위하여 여러 가지 방법이 제시되고 있으나, 크게 회귀모형, 결정론적, 추계학적인 3가지 방법론으로 분류할 수 있다 (Cassie, 2006). 일반적으로 결정론적 방법은 지배방정식에 의거하여 하천 내에서의 다양한 열교환을 모의하며 복잡한 열평형을 모의하는데 적합하나 상대적으로 많은 자료를 요구하는 단점이 있다. 대조적으로 추계학적 방법의 경우에는 상대적으로 적은 인자를 통해서도 모의 가능한 장점이 있기 때문에 가용 자료가 부족할 경우에도 모의할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 캐나다 동북부 Quebec 지방의 Du Loup 지역의 소하천을 대상으로 하여 2011년부터 2014년 까지 수온을 측정하고 이를 결정론적/추계학적 방법론으로 통하여 모의하여 그 효율성을 고찰하고자 하였다. 이를 위하여 Hobo Pro thermograph (${\pm}0.2^{\circ}C$), Kipp & Zonen Pyranometer (${\pm}10uV/m^2$) 등을 설치하여 자료를 수집하였으며, 물리수문학적 수온모형인 CEQUEAU 모형과 추계학적 방법인 ARMAX 및 NARX 모형을 통하여 수온을 모의하였다. 모의 결과에 따라서, 저수지를 비롯한 불확정 요소가 존재할 경우에는 상대적으로 추계학적 모형이 안정적인 결과를 보여주는 것으로 나타났으며, 본 연구를 통하여 제시된 방법론은 향후 소하천 지역의 환경 및 수질 관련 분석에 유용한 자료로서 활용될 것으로 판단된다. 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.130-130
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• 2022

기후변화로 인한 기상이변 현상으로 폭우와 홍수 등 수문학적 극치 사상의 출현 빈도가 잦아지고 있다. 따라서 이러한 기상이변 현상에 적응하기 위하여 보다 정확한 확률강우량 측정의 필요성이 증가하고 있다. 대장 지점의 미래 확률강우량 계산을 위해선 기후변화 시나리오의 비정상성을 고려해야 한다. 본 연구는 비정상적인 미래 기후에서 확률강우량이 어떻게 변화하는지 측정하는 것을 목표로 한다. Representative Concentration Pathway (RCP4.5)에 따른 우리나라의 확률강우량 계산에 인공신경망을 포함한 정상성, 비정상성 확률강우량 산정 모델들이 사용되었다. 지점빈도해석(AFA), 홍수지수법(IFM), 모분포홍수지수법(PIF), 인공신경망을 이용한 Quantile & Parameter regression technique(QRT & PRT)이 정상성 자료에 대해 확률강우량을 계산하는 모델로 사용되었으며, 비정상성 자료에 대해서는 비정상성 지점빈도해석(NS-AFA), 비정상성 홍수지수법(NS-IFM), 비정상성 모분포홍수지수법(NS-PIF), 인공신경망을 사용한 비정상성 Quantile & Parameter regression technique(NS-QRT & NS-PRT)이 사용되었다. Rescaled Akaike information criterion(rAIC)를 사용한 불확실성 분석과 적합도 검정을 통해서 generalized extreme value(GEV) 분포형 모델이 정상성 및 비정상성 확률강우량 산정에 가장 적합한 모델로 선정되었다. 이후, 관측자료가 GEV(0,0,0)을 따르고 시나리오 자료가 GEV(1,0,0)을 따르는 지점들을 선택하여 미래의 확률강우량 변화를 추정하였다. 각 빈도해석 모델들은 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 bias, relative bias(Rbias), root mean square error(RMSE), relative root mean square error(RRMSE)를 바탕으로 측정하여 정확도를 계산하였으며 그 결과 QRT와 NS-QRT가 각각 정상성과 비정상성 자료로부터 가장 정확하게 확률강우량을 계산하였다. 본 연구를 통해 향후 기후변화의 영향으로 확률강우량이 증가할 것으로 예상되며, 비정상성을 고려한 빈도분석 또한 필요함을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.336-336
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• 2015

일반적인 다목적댐은 홍수 발생 시 본댐으로 유입되는 부유쓰레기 및 잡목 등을 차단하기 위하여 댐 상류에 차단망을 설치하여 1차적으로 사전 방지하고, 홍수기 이후 선박으로 부유물을 수거하여 재활용, 소각 등으로 처리하는 시스템이다. 그러나 본 연구의 대상인 한탄강댐은 홍수조절용 댐으로서 수위 변화 폭이 매우 크고 정상 조건(비 홍수기)시는 대규모 홍수터가 드러나기 때문에 댐 유지관리 방법이 상이하며 한탄강 본류 구간은 하폭과 수심 등 하도의 불규칙성과 만곡부에서 유수의 흐름이 한쪽으로 쏠리는 편기 현상이 발생하는 등 복잡한 수리현상으로 인하여 부유쓰레기의 분포를 판단하기 어려운 지역이다. 따라서 본 연구에서는 부유쓰레기의 유동을 모의하기 위하여 HEC-HMS 모형과 $Vflo^{TM}$ 모형을 활용하여 본류와 지류의 빈도별 홍수량 분석을 실시하고, EFDC 3차원 동수역학 모형을 적용하여 홍수조절용지 내 부유쓰레기의 유입 경로 및 정체 구역을 분석하여 효과적인 쓰레기 처리 방안을 제시하고자 하였다. 분석 결과, 소규모 빈도 홍수(2년, 5년)의 경우 중 상류 지류의 부유쓰레기는 거의 유동하지 못하고 하도의 만곡의 영향을 받아 부분적으로 높은 밀도로 고착될 것으로 모의되며, 특히 본류와의 합류점 부근에 도달한 부유쓰레기는 유로 폭이 급확대되어 유속이 거의 없는 사수역 구간으로 변함에 따라 본류 배수위 영향으로 불규칙하게 맴돌다가 고착되는 것으로 모의되었다. 중규모 홍수(25년, 50년)의 경우, 상류부의 부유쓰레기의 분포는 소규모 홍수 시와 유사한 패턴을 보였으나 중류부에서 홍수파가 본류 하도를 월류하여 홍수터로 넓게 범람하는 지역에서는 소규모 홍수 시 본류 하도 양안에 분포하던 부유쓰레기가 홍수터 쪽으로 밀려가서 고착되는 경향을 보였다. 대규모 홍수(100년, 200년)의 경우, 댐과 인접한 분석 구간 하류부는 댐 배수위의 영향을 가장 크게 받으며 수심이 깊어 흐름이 가장 정체되는 구간으로 본류와 지류 모두 다량의 부유쓰레기가 분포할 것으로 분석되었다. 분석 구간 중류부는 홍수 규모가 증가함에 따라 넓은 홍수터로 침수범위가 급격하게 증가하며 이에 따라 부유쓰레기가 분포할 수 있는 면적이 크게 증가할 것으로 분석되었다. 또한 분석 구간 상류부는 협곡을 이루고 있어 홍수규모가 증가하더라도 침수범위와 부유쓰레기의 분포면적에 큰 변화가 없을 것으로 분석되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 댐의 치수 문제가 발생하지 않도록 효과적으로 수거 처리 할 수 있는 부유쓰레기 적치장 및 차단 시설의 적정 설치 위치를 파악하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.495-505
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• 2014

강변저류지는 홍수량을 일시적으로 분담하여 홍수위험도를 저감시키는 시설로 국내에서도 대하천 정비사업을 통하여 여주, 나주, 영월 지역의 홍수 저감을 위하여 강변저류지가 새로이 설치되었다. 본 연구에서는 신규 도입된 강변저류지 중 여주 강변저류지를 대상으로 1차원 및 2차원 수치모의를 수행하여 대하천에서의 강변저류지에 의한 홍수위 저감효과를 분석하였다. 1차원 모의는 HEC-RAS 및 FLDWAV 모형의 저류지 기능을 적용하여 부정류 모의를 통한 홍수위 저감효과를 분석하였으며, 2차원 모의는 CCHE2D 모형을 이용하여 1차원 모형과 동일한 홍수 사상을 적용한 후 홍수위 저감효과를 분석하였다. 1차원 모의에서는 월류제 부근에서 첨두홍수위가 가장 크게 감소하였으며, 2차원 모의에서는 모의 구간의 가장 상류에서 홍수위 저감 효과가 가장 크게 나타났다. 또한 첨두홍수위는 1차원 모형에서 최대 0.13 m, 2차원 모형에서는 최대 0.20 m가 감소하는 것으로 나타났다. 검토 결과 2차원 모형이 하도 흐름에 대한 지형의 물리적 특성이 반영되어 보다 합리적인 모의 결과를 얻는 것이 가능한 것으로 보이며, 횡월류위어의 부근에서 하도 내 흐름 거동뿐만 아니라 월류 유량이 유입된 후 강변저류지 내 거동을 검토하기에는 1차원 모형보다 유리한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1489-1493
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• 2009

우리나라는 매년 홍수에 의해 엄청난 재난과 인명손실, 경제적 손실 등이 발생하여 이에 대한 대책 수립과 피해 복구에 많은 부담을 가지게 된다. 본 연구에서는 낙동강 유역에 위치한 김해 화포천 유역에 천변 저류지를 조성함으로써 홍수기의 홍수위 저감효과를 분석하고 비홍수기시에는 천변저류지를 습지로 활용하는 방안을 모색하기 위해 수리학적 분석을 실시하였다. 화포천의 경우 과거 홍수에 취약한 지역으로 화포천의 수위가 낙동강 본류의 수위보다 낮아 내수배제 방식으로 홍수를 대비해왔다. 그러나 최근 증가되고 있는 집중호우 등으로 배수 용량 증설과 제방고 변화의 구조적 방안들의 한계점을 나타내고 있다. 따라서 홍수기시 홍수위 저감효과 분석을 위해 HEC-RAS의 부정류 해석을 이용하였다. 천변저류지의 조성은 그 위치와 규모에 따라 HEC-RAS 모형에 시나리오별로 적용하여 홍수위 저감효과를 모의 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.365-365
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• 2012

이수 및 치수를 위한 수공구조물 설계 및 하천기본계획 수립의 요점은 설계홍수량의 산정에 있으며, 통계적으로 유의성을 가지는 설계홍수량을 산정하기 위해서는 일반적으로 30년 이상 관측된 홍수자료가 요구된다. 우리나라의 경우 대부분의 유역이 미계측 유역이거나 관측년수가 비교적 작은 경우가 많으므로, 상대적으로 자료 연한이 긴 강우자료를 빈도분석한 후 이를 강우-유출 모형에 입력하여 확률홍수량을 추정하는 간접적인 방법이 주로 이용되며 사용된 강우의 빈도가 홍수의 빈도와 동일하다는 가정을 기본으로 한다. 그러나 동일한 강우량이 발생하더라도 강우의 강도, 지속시간, 유역의 선행함수조건 등과 같은 유역 특성에 따라 유출의 특성은 현저히 다르게 나타나며 결국 이러한 특성은 입력자료, 강우-유출 모형, 기후변동성 등과 같은 불확실성 요소로 인식될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 불확실성을 고려할 수 있는 강우-유출 모의기법을 개발하여 이를 통해 홍수빈도곡선을 유도할 수 있는 방법론을 제시하고자 한다. 불확실성 분석을 위해 기존 HEC-1 강우-유출 모형에서 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 매개변수들의 사후분포를 추정하여 매개변수들의 최적화 및 불확실성 분석을 수행하였다. 마지막으로 기후변화 영향을 통합한 홍수빈도곡선을 유도하기 위해서 극치강수를 모의하는 것이 필요하며, 본 연구에서는 극치값 재현에 있어서 우수한 성능을 발휘하는 Kernel-Pareto Piecewise분포 기반의 강우모의발생 기법을 적용하여 HEC-1모형과 연동되도록 모형을 개발하였다. 본 연구에서 제안하는 방법론은 기존 홍수빈도곡선 유도 방법에서 불확실성을 분석하기 위해 모든 변수들을 독립사상으로 간주하고 Monte Carlo Simulation을 수행함으로서 매개변수들간의 상호연관성, 상관성, 조건부 확률들을 고려할 수 없었던 점을 Bayesian 모형을 통해 매개변수들간의 조건부 확률을 고려한 매개변수의 사후분포 도출을 가능하게 하여 보다 현실적인 강우-유출 관계 도출이 가능하고 불확실성 구간이 자연적으로 도출됨으로서 향후, 신뢰성 있는 수자원 계획수립에 유용한 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.